基于深孔钻探技术相关问题浅析
- 格式:doc
- 大小:32.00 KB
- 文档页数:6
深部找矿钻探技术中存在的问题及对策深部找矿钻探技术中存在的问题及对策[摘要]随着我国工业化的不断发展,城市化建设进程的不断加快,进而增加了对矿产资源的需求,使得矿产资源问题成为了国家建设与国民经济发展的重要影响因素。
随着浅部矿产资源的枯竭,深部找矿成为了我国探采矿事业中的一个新领域、新方向,而钻探的深度越深,其面临的风险也就越大。
本文主要对深部找矿钻探技术中存在的相关问题进行分析,进而提出有效的改进对策。
[关键词]深部找矿钻探技术问题对策近些年来,随着地质工作的不断开展,地质钻探的工作量正在逐年增加,进而对钻探设备、人才以及技术的需求也就越多。
目前矿产勘查主要就是以探边摸底、攻深找盲为重点,挖掘深部矿产,其深度大部分均超过1000米,进而对钻探技术提出了更高的要求,针对目前的情况而言,钻探设备、技术等方面均无法达到深部找矿的要求,导致在深部找矿工作中出现了一些问题。
因此,加强钻探技术各方面的研究,提高深部找矿工作的施工水平已经成为了目前钻探工作的重点。
1深部找矿钻探技术中存在的问题1.1设备方面现阶段,地质勘探单位具备的岩心钻机一般均为XY型立轴式钻机,泥浆泵多为BW-200、BW-250型往复泵,大部分均是20世纪八十年代设计的产品。
普遍存在着年久失修、体积庞大搬运困难、动力源单一性能不良等问题,并且在实际施工过程中,只适合应用在一些浅孔或者深度在600以内的中深孔钻探。
相应的钻塔类型主要包括G-12m、G-18m、G-23m等几类管子塔,其最大的承载能力有限。
广泛应用的的机械式钻孔测斜仪器精度不够准确,需要进一步提高。
1.2专业人才方面在地质勘探单位中,缺乏一支具有较强专业技术技能的钻探队伍,钻探人才的紧缺已成为迫切解决的问题,随着钻探设备的电子化进程的不断发展,钻探单位对高学历的技术性人才是求贤若渴,而目前我们的施工队伍主要以80年代中后期通过中专技校培养的人员为主要骨干,并且相当一部分单位采用施工地边培养边施工的模式,施工辅助及后勤补给人员更为临时聘用,人员不固定,队伍年龄结构不合理,对先进技术从理论转为应用造成很大的障碍。
深孔岩心钻探技术探讨一、深孔勘探的意义1、是国民经济发展的需要。
2、是科学研究的需要。
3、是“攻深找盲、探边摸底”新一轮找矿的需要。
4、是危机矿山获得新生的必由之路。
5、是地勘队伍“跨越式”发展的大好机遇。
二、深孔定义根据国土资源部最新颁发的《岩心钻探规程》对深孔的划分为:孔深小于300M为浅孔;孔深300—1000M为中深孔;孔深1000—3000M为深孔;孔深3000M以上为特深孔。
b5E2RGbCAP三、国内外完工深孔实例1、德国KTB先导孔3893M<φ152)。
2、美国夏威夷科钻孔3519.5M<φ98)。
3、南非金矿勘探孔5422.76M<φ80)。
4、中国大陆科钻一井5158M<φ95)。
5、安徽313队铁矿勘探孔2706.68M<φ77)。
6、山东钾盐大队钾盐勘探孔2603.86M<φ62)。
7、辽宁冶金402队铁矿勘探孔2522.09M<φ75)。
8、河北四队铁矿勘探孔2185.12M<φ75)。
9、山东六队金矿勘探孔2401.12M<φ75)。
10、山东三队金矿勘探孔2440.91M<φ75)。
11、山东三队正在施工的山东莱州ZK96-5孔,设计孔深4000M。
四、设备与机具的选用1、钻机<1)国产立轴式钻机:XY-5、XY-6、XY-8、HXY-9B。
<2)国产全液压钻机:YDX-3、YDX-1800、HYDX系列、XD-5、XD-6、FYD-2200。
p1EanqFDPw<3)进口全液压钻机:LF-70、LF-90、LF-230、CS1000P6L。
2、水泵:衡阳BW250型、BW300型、BW320型、河北永明NBB260/7型。
3、钻塔:13M人字塔、17M四角塔、23M四角塔、23MA字塔。
4、管材:<1)优选进口Q系列钻杆。
<2)选择国内45MnMoB或XJY850高强地质管材。
160探索深孔超深孔岩心钻探的相关问题武仲国(河北省地矿局第四地质大队,河北 承德 067000)摘 要:随着我国经济与科技的进一步发展,各种新型钻探技术也不断涌现,深孔超深孔岩心钻探是当前应用比较广泛的一种钻探技术手段,其在了解地壳深部地质构造以及开发地壳深部资源等方面发挥着十分重要的作用。
本文笔者就针对深孔超深孔岩心钻探的相关问题进行了分析和研究。
关键词:深孔超深孔;岩心钻探;问题中图分类号:P634 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2019)10-0160-2收稿日期:2019-10作者简介:武仲国,男,生于1984年,汉族,河北承德人,本科,探矿助理工程师,研究方向:探矿工程。
深孔超深孔岩心钻探工作本身具有较高的风险和难度,因此,在正式开展此项工作之前,必须全面分析和掌握其相关问题,包括应采用何种加压方式、钻探设备等,与此同时,还必须加强对整个钻探过程安全性的监督和控制,从而确保深孔超深孔岩心钻探工作的顺利有效开展。
1 深孔超深孔岩心钻探的发展现状钻探技术是唯一一种能从地表之下取出实物岩矿样品的勘查技术手段,伴随我国科研事业的不断推进,现代钻探技术的发展水平也进一步提升,深孔超深孔岩心钻探技术开始在地层深部资源的开发中得到广泛推广和运用。
岩心钻机逐渐朝着智能化、自动化的方向发展,如当前在岩心钻探工作中经常用到的全液压动力头钻机。
孔底电站、螺旋钻、潜孔锤等也取得了较为显著的发展成果,实践应用效果与以前相比有了很大程度的提升。
我国钻探技术的发展已经顺利从人造金刚石阶段步入到人造复合超硬材料钻探时代。
从钻探设备的角度来看,国内固体矿产资源勘探所采用的的岩心钻机通常为液压立轴式钻机,此类钻机能达到的最高钻探深度大约为1500米。
新一代全液压动力头式钻机的研发工作当前已经在全国范围内正式启动,而且取得了初步成效。
定向钻进、绳索取芯钻进等多工艺组合钻进技术的研究也取得了不少新成果。
深孔超深孔岩心钻探技术在我国深部资源勘探、地质灾害监测与治理等方面都扮演着十分重要的角色,随着该技术的进一步改进和完善,其发挥的作用也将越来越显著。
钻探技术在矿山工程应用中存在的问题及对策分析摘要:我国科学技术的快速发展带动我国各行业发展迅速,使得我国整体经济建设发展迅速,随着科学技术不断进步和快速发展,很多领域要想在当代社会背景下实现稳定的发展,提高其综合竞争力,就必须要对一些先进的技术手段进行合理利用,这样才能够取得良好的发展成效。
其中,矿山钻探技术在实际应用过程中,其主要是对钻机进行合理利用,直接从地表向地下进行不断深入地钻进。
关键词:钻探技术;矿山工程应用;存在的问题及对策引言我国经济建设自改革开放发展至今已经取得了非常不错的成就和成果。
在最近几年,地质勘探技术的不断发展下,钻探技术也得到的大幅的提高。
在目前的钻探技术主要就是采取探边摸底、攻深找盲作为重要部分,来将地表深处的矿产资源进行挖掘,这样对于钻探技术提出了更高的要求,所以在目前去提高钻探技术的施工水平已经成为了钻探工作的重点部分。
1矿山钻探技术的特点在开始实际工作之前,要做好施工区域地质环境和地理样貌的勘察工作,从而根据工程需求选择开展实际工作的钻孔区域。
比如在进行矿山施工工作时,要根据具体情况,做好施工区域的方向工作,也要找好钻孔区域的实际位置。
如果要进行矿山工程的施工工作,则要依照部分技术要求来选择钻孔的具体位置。
在进行实际施工工作的过程中,如果没有非常显著的技术特点,那么就采用普遍应用的钻探工具进行实际工作,如果对技术要求较高,或者整体工作的复杂程度较大,那么就要选择其他形式的钻孔方式。
在开展施工工作的过程中可能面临着许多工作问题,比如开展工作之前,要了解当地的岩石特征,地质情况和水文环境情况,开展技术推测工作,但在实际工作的过程中,要缓缓开展工作。
利用钻探技术开展实际工作,可以了解到其技术限制因素较少,正确应用这类技术,也可以提升工程数据的使用性和准确性。
2钻探技术在矿山工程应用中存在的问题分析1.在钻探人才方面,在目前的地质钻探队伍中,缺少专业技能较强的钻探人员,现在钻探人才的缺少已经成为十分重要的问题,在科学技术的不断发展下,有许多的新式技术应用到钻探设备中,提高了钻探设备的电子化进程,所以就需要更多高学历的专业性技术人才,但是目前的钻探队伍大多数是上个世纪80、90年代中专技校培养的人员,还有许多是采用了边培养边施工的方式,这样就导致施工过程存在许多的不合理,使用先进技术有着很大的障碍。
关于深孔地质钻探中金刚石钻头技术应用相关问题的分析及探究【摘要】在深孔地质钻探中,金刚石钻头因为本身高效长寿的特点,大大降低了全部起钻的次数,能够有效降低工程成本,提高钻头钻速,提高收益,因此得到广泛应用。
本文我们将就深孔地质钻探中金刚石钻头技术应用的相关问题展开分析及探究。
【关键词】深孔地质;钻探;金刚石钻头;应用一、深孔地质钻探中金刚石钻头的应用价值在进行深部岩石层的钻探时,施工周期比较长,而且孔壁不够稳定,伴随着下钻的次数增加让钻孔的稳定性更加降低,非常容易发生孔内事故。
提钻和下钻的次数频繁,钻杆的损伤就会加剧。
所以,根据深孔钻探的施工特点和条件,提钻的间隔和回次进尺要求最好是越长越好,金刚石钻头是钻探岩石的常用工具,所以金刚石钻头在深孔钻探的应用起到很大的作用。
金刚石钻头具有高效长寿的特点,不仅把钻头在井底工作的时间延长了,还降低了提下钻的次数,更达到了取样快速的目的,满足了深孔钻探的要求,大大的缩短了工程工期,也同时把我国的钻探技术提升到一个新的台阶。
二、深孔地质钻探金刚石钻头的设计为了使金刚石钻头在深孔钻探达到更高的要求。
要使金刚石钻头具备高效率、长寿命的特点,必须从钻头的材料和结构设计方面着手,对钻头的水路和切削结构来进行优化设计,其中包括钻头的制造工艺、金刚石参数、胎体的性能、结构形式来进行研究分析,设计的目的就是平衡金刚石在一定的切削单位下工作,从而防止有些地方先受到损害,让钻头的工作能力能最大化的发挥,而达到钻头的高效率和长寿命。
深孔钻探金刚石钻头的结构设计,钻头设计的出发点是延长钻头的使用寿命以及提高钻头的钻速,但是钻头的使用寿命却是首先应该考虑的因素,所以金刚石的工作层是决定深孔钻探金刚石钻头的关键之一。
在考虑了金刚石层的冷却效果之后,高胎体钻头的水路设计主要有两种形式,一是双水口高胎体;二是单水口的高胎体,随着钻头工作层的增高,也需要特殊设计钻头的保径措施,要起到保径的功能,还要不影响钻进的效率。
深孔岩心钻探中相关问题分析作者简介:向文斌(1984-),男,四川遂宁人,本科,助理工程师,研究方向:固体岩心钻探㊂向文斌,夏㊀东,周㊀鹏,杜军军,李㊀斌(四川华峰钻探工程有限责任公司,四川成都61000)摘㊀要:在深孔岩心钻探中,孔壁问题是其核心问题,钻探前对地层孔隙压力㊁地层应力㊁地层破裂压力进行预测,是实现深孔岩心钻探优质㊁安全㊁高效以及低成本的关键㊂以孔壁稳定为基础,从加压方式㊁钻探设备等方面分析了深孔岩心钻探存在的问题,并提出了具体的改进措施㊂关键词:深孔岩心钻探;孔壁稳定;钻探设备中图分类号:P634文献标识码:A文章编号:2096-2339(2018)04-0015-02㊀㊀相较于传统的岩心钻探,深孔岩心钻探不仅仅是深度的增加,其钻孔难度和单位钻进成本更是增加了不少㊂为了确保深孔取心的顺利进行,降低钻井成本,提高钻探企业的经济效益,钻探技术人员要建立以钻孔安全为核心的钻探观,在实际的取心过程中,要结合钻进的实际要求,在孔身结构的设计和钻进工艺的选择上必须以井壁稳定为前提㊂在岩心钻探过程中,确保井壁稳定对于取心过程的顺利进行具有十分重要的现实意义,也是实现深孔岩心钻探优质㊁安全㊁高效以及低成本的关键㊂因此在实际的深孔岩心钻探过程中,要采取有针对性的预防措施,将井下的复杂情况控制在合理范围内,进而确保岩心的顺利钻取㊂1㊀孔壁稳定分析1.1㊀地层孔隙压力地层孔隙压力是由沉积条件㊁构造运动㊁地下水活动㊁矿物成分的变化以及地下的物理化学过程等因素综合决定的,其对于井壁的稳定具有决定性的影响㊂正常的孔隙压力对于深孔岩心的钻取影响较小,而异常的高压会对钻井过程带来较大的安全隐患㊂异常高压是由多种因素所致,主要包括地质的㊁物理的㊁地球化学的以及动力学等因素㊂对于沉积岩来说,由于压实作用主要发生在垂向上,从力学角度上来讲,地层的压实主要是由垂向上的应力决定,尤其是孔隙度㊁孔隙内流体的压力都与垂向上的应力有关㊂在正常的压力条件下,沉积颗粒之间相互接触,而岩石基体支撑着上覆岩石载荷,此时地层压力等于静压力;当沉积颗粒垂向上的应力减少时,就会导致孔隙内的流体支撑部分上覆岩层载荷,进而形成异常高压,对岩心的顺利钻取造成不利影响㊂1.2㊀地层应力地层应力主要是由岩体自身的重量㊁地质构造运动㊁地温梯度的不均匀性㊁地层中的流体压力梯度以及孔隙流体膨胀等产生的应力共同决定的,对于深孔岩心钻探过程具有十分重要的影响,其大小用上覆地层压力㊁最大水平应力和最小水平应力这3个主应力表示㊂上覆地层压力由岩石的自重产生,通过密度测井曲线求得,计算公式为:σv=ʏH0ρ(z)gdz(1)其中,σv为上覆地层压力,MPa;ρ(z)为地层岩石密度,是深度z的函数,kg㊃m3;g为重力加速度㊂最大水平应力和最小水平应力在实际的钻探过程中是通过现场对地层进行压裂试验或者在实验室内通过声发射试验法求得,其对于钻探过程中地层的稳定性具有不小的影响㊂因此,在深孔岩心钻探过程中要对地层应力进行深入的分析研究,并采取有效的应对措施㊂1.3㊀地层破裂压力地层破裂压力是套管设计㊁钻井液密度选择以及最大裸眼长度设定的重要依据,在实际的深孔岩心钻探过程中,要对地层破裂压力进行精确的测量,进而确保整个取心过程的顺利进行㊂地层破裂压力主要是由上覆岩层压力㊁地层孔隙压力㊁岩石性质㊁地质年代以及埋藏深度等多种因素共同决定的,在实际的测量过程中要进行系统全面的分析研究㊂研究表明,地层中岩石裂缝的方向主要是由最小水平有效应力决定,地下天然裂缝或人工裂缝延伸方向一般垂直于最小水平有效应力的方向,是确定地层破裂压力的基础㊂在实际的深孔岩心钻探过程中,当井壁发生破裂时,其在垂直方向上会出现较多的裂纹,而在水平方向上的裂纹则较少㊂这是由于要产生水平裂纹,所需的压力要不小于上覆地层压力,而垂直裂纹所需的压力要低得多,因此在钻探过程中要对垂向上的压力进行准确的测量㊂2㊀加压方式分析在深孔钻探过程中,钻进时所采用的传统的加压方式并不适用,应采用钻铤加压方式㊂通过钻铤加压能够有效减缓井眼的狗腿度,确保取心钻头能够顺利下入到设计深度㊂在取心过程中,悬挂状态下的钻杆由于自身51重力而处于受拉状态,位于最下端的取心钻头所受到的拉力为零,而在地面的井眼处拉力最大㊂在取心加压过程中,整个钻杆柱受压㊂减压钻井时,钻压与下部钻具的重力相当,下部钻具处于受压状态㊂随着钻压的增加,井筒中钻杆所受到的压力也越大,再加上钻具旋转时钻具在离心力和弯曲力矩的作用下,钻具在井底发生不同程度的弯曲变形,进而导致孔斜㊂因此,在深孔岩心钻探过程中要结合实际情况优选适宜的加压方式,确保整个取心过程的顺利进行㊂3㊀钻探设备分析3.1㊀驱动方式目前我国全液压动力头钻机的发展极其缓慢,液压技术相较于国外仍存在不小的差距,而且自主研发的全液压动力头钻机对深孔岩心钻探的适应能力方面也有所欠缺,目前国内所谓的全液压动力头钻机均没有达到全液压控制的程度㊂尤为重要的是,立轴式岩心钻机和全液压动力头钻机与深孔岩心钻探工艺和现场操作要求有很大的距离,技术参数的设置不合理㊂此外,另一个不可忽视的问题是全液压动力头钻机的起下钻速度,为了尽可能提高取心工作效率,就要尽可能降低起下钻所用时间㊂3.2㊀主卷扬的起重能力低目前国内钻机主卷扬的起重能力普遍不高,这给深孔岩心的钻探造成了不小的限制㊂对于孔深3000m的井眼来说,如果采用Φ89mm的钻杆进行作业,整个钻杆重力已接近600kN㊂当采用钻铤加压的方式进行钻进,钻杆和3000m的钻铤在密度1300kg/m3的钻井液中的悬重约为560kN,孔壁摩擦力约为100kN,上提钻具的拉力不得小于660kN㊂综合考虑井眼的复杂情况,主卷扬机的最小提升能力不得低于1200kN,这就对当前所使用的主卷扬机提出了较高的要求㊂目前的3000m钻机主卷扬机最大提升能力仅为600kN,无法满足处理孔内复杂情况的要求㊂3.3㊀钻塔高度低在深孔取心钻探过程中,影响取心钻进成本的因素不是机械钻速和钻头寿命,而是回次进尺长度和起下钻所需要的时间㊂为了提高深孔岩心钻探的工作效率,就要严格控制回次进尺长度和起下钻所需要的时间,而钻塔高度对这两个因素具有决定性的影响㊂目前国产钻机的最大钻井深度为12000m,钻塔的有效高度为52m,提升能力为9000kN,而国内岩心钻机所使用的钻探高度一般为18 23m,钻杆长度一般为9m,每次仅能提升2根钻杆㊂在深孔岩心钻探过程中,由于钻塔高度较低,起下钻所需要的时间更长,这就在一定程度上增加了整个取心过程所需要的时间,导致取心成本增加㊂3.4㊀固相控制设备钻井液中的无用固相颗粒含量对于深孔岩心钻探具有十分重要的影响,如果没有采用适合的固相控制设备,就会导致钻井液中的无用固相颗粒含量超标,进而影响取心过程的顺利进行㊂在钻进过程中,钻井液性能与其中的固相颗粒含量关系密切㊂为了确保钻井液始终处于良好的状态,要对其中的无用固相颗粒进行有效的控制,避免其超过允许的最大值㊂因此在深孔岩心钻探过程中,要结合井下的实际情况,选用适宜的振动筛㊁除砂器㊁除泥器以及离心机等固控设备,进而有效去除钻井液中的岩屑和劣质粘土固相,保持优质粘土的含量,从而保障钻井液的性能㊂4㊀结论与传统的岩心钻探相比,深孔岩心钻探有其自身的规律性,在实际的钻探过程中,钻井技术人员要充分了解井下情况,建立起钻探工艺服从于钻孔安全需要㊁钻探设备服从于钻探工艺要求的观念,并采取针对性的控制措施,确保整个取心过程的顺利进行㊂参考文献:[1]㊀陈玉莲.深孔岩心钻探的技术探讨[J].民营科技,2015(11):28.[2]㊀张㊀鹏.深孔岩心钻探的技术分析[J].工程技术研究,2017(9):84-85.[3]㊀赵红军.深孔岩心钻探问题解析[J].有色金属文摘,2015(4):9-10.[4]㊀秦㊀柱.浅谈深孔岩心钻探施工[J].新疆有色金属,2017(5):84-85.[5]㊀冯建国.深孔岩心钻探技术问题分析[J].世界有色金属,2017(18):283-284.[6]㊀田㊀野,张海瑞.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用研究[J].低碳世界,2016(12):110-111.[7]㊀朱万喜.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用[J].新疆有色金属,2018(4):60-61.[8]㊀窦凤珂.地质岩心钻探技术及其在油气资源勘探中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2018(3):128-129.[9]㊀马占和.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用[J].科技与企业,2013(13):229.[10]㊀叶建平.资源勘探中地质岩心钻探技术的应用探析[J].江西建材,2015(5):207.[11]㊀王学君.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用[J].世界有色金属,2016(17):91-92.61。
世界有色金属 2023年 3月下60采矿工程M ining engineering矿山地质深孔钻探施工技术存在的问题及改进措施刘会金,杨玉龙,李明月(甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院,甘肃 天水 741025)摘 要:地质矿产资源推动了我国工业化水平和经济发展,我国对矿产资源需求量越来越大,开采力度也不断增加。
但是,我国当前矿产资源稀缺,专业人员和技术还比较缺乏。
为此,我国地质勘查工作还需在提升深孔钻探施工技术上花心思,并做好管理工作。
本文概述深孔钻探施工技术,并通过研究深孔钻探施工技术的特点和面临的问题,提出可行改进的措施和方案,从而让我国在开展矿山地质深孔钻探施工中找到适合自身发展的路线,大大提升矿产资源开采利用率,促进矿产行业的发展。
关键词:深孔钻探;地质勘查;问题;措施中图分类号:P634.5 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2023)06-0060-3Problems and improvement measures of deep hole drilling technology in mine geologyLIU Hui-jin,YANG Yu-long,LI Ming-yue(Tianshui Mineral Exploration Institute of Gansu Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau, Tianshui 741025, China)Abstract: The geological and mineral resources have promoted the industrialization level and economic development of China. The demand for mineral resources in China is growing, and the mining efforts are also increasing. However, China's current mineral resources are scarce, and professionals and technology are still relatively lacking. For this reason, the geological survey work in our country still needs to make efforts to improve the construction technology of deep hole drilling and do a good job in management. This paper outlines the construction technology of deep hole drilling, and puts forward feasible improvement measures and plans by studying the characteristics and problems of deep hole drilling construction technology, so that China can find a path suitable for its own development in the development of mine geological deep hole drilling construction, greatly improve the mining and utilization rate of mineral resources, and promote the development of the mineral industry.Keywords: deep hole drilling; Geological survey; Problems; measures收稿日期:2023-01作者简介:刘会金,生于1974年,汉族,甘肃天水人,大专,中级工程师,研究方向:钻探、地质矿产勘查管理。
深孔超深孔岩心钻探的若干问题摘要:本文主要围绕着深孔超深孔岩心的钻探工作展开了分析,具体分析了深孔超深孔岩心钻探工作的几个比较重要的问题,探讨了深孔超深孔岩心钻探工作的关键环节,希望可以为深孔超深孔岩心钻探工作提供借鉴。
关键词:深孔;超深孔岩心;钻探一、前言深孔超深孔岩心钻探工作具有一定的难度和危险性,所以,在深孔超深孔岩心钻探工作实施之前,如果不能够准确的分析其中的问题,就难以提高深孔超深孔岩心钻探的效果。
二、深孔超深孔岩心钻探的关键问题1、深孔、超深孔的基本派念及界限划分正确科学的确定各类钻孔的深度界线对实现科学管理和科学打钻是十分重要的。
对钻探设备的研制、选型、配套以及对工艺方法的选择,钻孔结构的设计和冲洗液类型的确定等都是必不可少的。
以往人们把1000米左右的钻孔称为深孔,1500米以上的钻孔称为超深孔。
这种分类方法显然是极其粗糙和简单的。
它只是简单的从主观技术条件的角度,对钻孔的深与浅做了相对的非常粗略的划分。
而未对客观存在的地下岩层,由于埋深条件的变化其表现出的机械物理性质也随之变化的特性进行充分考虑。
而这一点恰恰对深孔和超深孔钻进是有重大影响的。
科学实验和生产实践已经证明,同一岩石,在不同的埋深条件下,所表现出的机械物理性质是大不相同的。
这是外国学者景汉和哈格尔的试验结果。
它说明了各种沉积岩强度与埋深的变化关系。
除盐岩外,几乎所有岩石,在200米以内,甚至有些岩石在深度再大一些时,强度都与深度成正比例变化。
岩石的强度,除与埋深有密切关系外,还与孔隙度有密切关系。
孔隙度的变化是多种岩石在所谓脆性破坏区内所表现的一般规律。
当埋深继续加大时,即由脆性破坏区过渡到过渡区。
2、孔壁稳定性在钻探工程中普遍存在的问题就是孔壁稳定,其包含中基本类型:孔壁坍塌或者缩径、地层压裂或者破裂。
由于没有合理的掌握井壁的稳定情况很容易造成井喷、井漏、固井不返水泥浆以及粘弹性地层变形等诸多孔内问题。
在深孔岩心的钻探过程中,人们一定要对孔壁稳定性多加关注,从而减少经济损失。
基于深孔钻探技术相关问题浅析
袁仲伟云南省有色地质局地质研究所
【摘要】钻探是找矿的重要手段众所周知,在现阶段,当物探、化探等方法手段对矿体的空间位置和矿石品位未能达到精确控制时,钻探工程是深部找矿不可缺少的重要手段。
文章就以下几方面对深孔钻探技术相关问题作出了浅析,以供同行参考。
【关键词】深孔钻探特殊性钻机
一、认识深孔钻探的特殊性与普通浅孔钻探相比,深孔钻探具有如下特点:1.深孔钻探对地质找矿具有重要意义。
深孔钻探是地质资源勘查和地球科学研究必须依靠的重要技术方法,是能够直接从地下空间获取实物样品的唯一手段。
2.业主投资大,质量要求严,工程期望高。
1000~2000m的钻探深孔,一般市场价需投资一、二百万元(若按《国土资源调查预算标准》,单孔费用还要增加),这对地质勘查的决策和投资部门是一笔巨额费用。
同时对钻探施工寄予很高的期望值,也提出了更为严格的质量要求,如要求岩矿芯采取率更高和更有代表性,钻孔空间位置偏离设计范围更小,等等。
3.钻探地层情况更加复杂和不可预知。
相对浅孔钻探而言,深孔钻探地层更加复杂多变,人们对此的认知程度也更低。
4.深孔钻探施工难度大,实践性很强,理论基础要求高。
除了因为深孔地层更加复杂和不可预知外,还由于随着孔深的增加,对钻
探设备工具材料、钻进工艺技术、钻探操作方法等要求更加严格。
深孔钻探所遇破碎带和蚀变带取芯、硬岩钻进、钻孔弯曲、钻孔坍塌涌漏等技术难题将成倍增加,甚至将超乎想象。
5.深孔钻探也是单位获取经济效益、增加行业知名度、提高竞争力的重要手段。
如果一个单位从未施工过1500m以深的钻孔,你能相信该单位在钻探施工技术方面具有雄厚的实力吗?顺利完工一个钻探深孔的利润可能有高有低,甚至高低差别很大,但如果报废千儿八百米的钻探工作量,直接损失恐怕就不会少于二、三十万元。
二、研究深孔钻探的重点和难点根据地质设计和施工合同要求,结合自身实际情况,有针对性地认真分析研究深孔钻探的施工重点和技术难点,是进行深孔钻探的前提和基础。
如有的深孔地层坚硬致密“打滑”,钻进效率低,需优选高质量的金刚石钻头或孔内投磨料先对金刚石钻头进行研磨出刃,最好的办法当然是采用液动锤冲击回转钻进;中硬、破碎地层,如回次进尺短、采取率不高,常规单动双管钻进效率低,采用液动锤冲击回转钻进亦是很好的办法;松散、酥脆、破碎、怕水地层,采取率低,可采用底喷钻头和三层管、半合管取芯工具;深厚卵砾层和废石堆,开孔时井口管易斜,可在井口挖个大坑,用粘土置换卵砾石和废石,采用金刚石跟管钻进;机械式连续造斜器和孔底螺杆马达定向造斜,可以满足钻孔顶角和方位角纠偏的需要,也可绕过孔内事故段免于钻孔报废而继续施工,甚至可达到高精度控制钻孔轨迹以命中较小设计靶区的要求;合理钻孔结构的金刚石绳索取芯钻进工艺,本身就具有明显的保斜、稳斜作用;绳索定向造斜及
取芯技术是近几年在绳索取芯和定向钻进技术基础上发展起来的高新技术,是一种在钻进过程中既能造斜又能绳索取芯、值得大力推广的先进钻探工艺技术;护孔堵漏仅依靠常规的套管、粘土球、水泥、润滑剂等材料是根本行不通的,必须清醒认识到“泥浆是钻井的血液”。
树立“深孔钻进必须用好泥浆”、“深孔钻进关键在于泥浆”的思想,综合考虑钻孔结构、钻进参数、钻进工艺方法等因素,针对地层遇水溶解而渣多、吸水膨胀而缩径、坍塌掉块而超径、裂隙发育而漏水、漏水严重至不返水等各种情况,采取不同性能、不同配方的泥浆技术措施,充分发挥泥浆冷却钻头、润滑钻具、携带岩粉、止水堵漏、维护孔壁稳定的重要作用,确保深孔钻进顺利进行(大多数浅孔钻探施工的主要技术难题也是护孔堵漏)。
三、确保深孔钻探技术工艺和施工人员的优选1.要认真研究、慎重制定深孔钻探施工技术方案,提高技术方案的针对性、权威性和可操作性。
召开由技术人员和机台生产骨干人员为主、禁止不懂行领导参加、人数10人左右的地质大队深孔技术讨论会。
讨论、研究并定稿会前由深孔钻探技术负责起草的技术方案。
2.放手使用钻探技术人员,充分发挥技术人员在技术攻关和科研推先工作中的主导带头作用。
要给技术人员派任务、挑担子,创造条件开展工作,支持鼓励技术人员联系实际开展技术攻关活动,表彰奖励技术成果。
3.坚决克服安于现状、不思进取的思想,树立与时俱进、开拓
进取的意识,敢于参与市场竞争,可采用经济的、行政的刺激手段,提高钻探机台进行技术更新进步的主动性和积极性。
4.优选具有一定理论知识和丰富实践经验、责任感强和事业心重的施工人员配备到深孔钻探机台。
四、确保深孔钻探设备及工器具的投入“工欲善其事,必先利其器”。
进行深孔钻探,必须确保深孔钻探设备及工器具的投入,否则的话,也只能是“临渊羡鱼”。
1.钻机。
深孔钻探1000~2000m的钻孔,受地层完整程度、岩石力学性质、钻孔口径、钻孔设计倾角等因素的影响,对钻机性能提出了较高的要求,选用重心较低、变速范围较宽、立轴行程较大的油压钻机较为适合,如XY-5、XY-6B、HXY-6、HXY-8立轴式钻机和国产HYDX-6、HYDX-8B型全液压钻机。
2.深孔钻探实例。
某金属矿是我单位新上的带钻预查新矿区。
ZK4207是第一个孔,设计孔深950m,开孔倾角80°。
自2010年7月24日开孔,至2010年9月4日终孔,历时43d,终孔孔深1085.2m(地质设计变更后加深),台月效率达790m,岩矿芯采取率、钻孔弯曲度等质量指标均达到设计要求,取得了令人满意的深孔钻探施工效果。
在深孔钻探技术工作中,积极采用针对性的钻探工艺技术,确保钻探施工质量。
在下7.50m108mm的孔口管后,改S95绳索取芯钻进至孔深262.40m,利用89mm绳索取芯钻杆作套
管,即换S75A绳索取芯钻进至终孔。
如单孔施工组织设计所言(事实也已经证明),在灰岩、白云岩地层施工,绳索取芯钻进能够确保岩矿芯采取率(全孔平均岩矿芯采取率达95%)和钻孔弯曲度(全孔各测点与开孔设计顶角偏差≯±1°,900m以浅方位角偏差≯-5°,900m以深方位角偏差≯-15°)等质量指标达到设计要求。
五、结语深孔钻探不可怕。
只要我们看准市场,敢于投入,大胆探索,勇于实践,努力开拓进取,不断总结提高,深孔钻探必将大有可为。
参考文献:
司百堂,张录星.内生金属矿深孔钻探技术与管理[R].2009.
刘志国.关于打造专业化规范化高效化钻探工程队伍的对策[R].2009.
路学忠,等.宁夏回族自治区岩芯钻探发展综合研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(9).
张伟,等.深孔取芯钻探装备的优化配置[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(10).
杨晓奇.地质勘探金刚石岩芯钻探中浅孔主体口径探讨[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(11).
向军文,等.绳索定向造斜及取芯技术应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(8).
廖远苏.西华山钨矿区复杂地层钻进的综合治理措施[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(9).368百科论坛。